微观仿真车路协同数据交互系统技术方案

本发明专利技术提出微观仿真车路协同数据交互系统，属于交通仿真技术领域。微观仿真车路协同数据交互系统，包括构建RSU管理模块和OBU管理模块，所述RSU管理模块包括多个RSU模型，所述OBU管理模块包括多个OBU模型；所述OBU或RSU模型包括多个消息队列；所述RSU模型用于接收、存储和发布用户配置的消息队列发出的消息；所述OBU模型用于接收和存储来自RSU模型或其他OBU模型消息队列发出消息，还用于发布基于搭载车辆状态产生的自车BSM消息；解决现有技术中存在的仿真速度慢，难以满足大规模交通仿真速度要求的技术问题，提高了仿真速度；提供大规模车路设备之间的距离判定方法，提升仿真速度。提升仿真速度。提升仿真速度。

【技术实现步骤摘要】
微观仿真车路协同数据交互系统


[0001]本申请涉及一种微观仿真车路协同数据交互系统，属于交通仿真


技术介绍

[0002]随着智能交通的发展，交通元素更加复杂，未来城市道路的交通流将包括普通车辆、网联车辆、非网联自动驾驶车辆和网联自动驾驶车辆以及丰富的路侧传感设备和通信设备，车路协同成为了未来交通的必然趋势。目前传统的微观交通仿真，主要针对非网联车辆进行仿真，难以应对未来混合车流对于城市交通的影响评估需求，因此迫切需要拓展提升微观仿真的网联车辆的仿真能力。在网联车辆的仿真中，一个重要的方向就是车路协同之间的信息交互，即车辆与车辆之间的车辆状态数据交互与车辆与路侧设备之间的数据交互。目前提出的车路协同数据交互测试方法，主要基于网络通信，能够较好的模拟数据在网络中的传输、丢包、延迟等，主要应用于单车或者小规模车辆的车路协同通讯测试，大规模车路协同仿真时，由于需要同时对海量数据进行网络通信，存在仿真速度慢的缺陷，难以满足大规模交通仿真的速度要求。
[0003]针对上述问题研发人员提供了以下方案：现有技术一：公开号为CN103117889A的一种车路协同信息交互仿真系统及方法，该系统由控制台模块和车路协同信息交互网络仿真模块组成。控制台模块实现外部数据接收、OPNET数据交换和数据信息显示，车路协同信息交互网路仿真模块实现车辆网络与路侧设备的信息传输与共享，其中包括数据转换、网络及协议配置和仿真结果分析等功能。该系统能够仿真车路协同数据在无线网络的中传输和接收过程，统计传输的延迟和网络的负载能力。
[0004]现有技术二：公开号为CN113660050A的一种车联网无线信道V2X仿真方法及存储介质，构建基于车路协同的V2X通信模型,对核心通信节点进行建模，生成V2X传播模型、丢包率模型和延迟模型。仿真分别在视距及非视距环境下，受路径损耗和大型建筑物、车辆遮挡所带来的阴影衰落的影响，丢包率模型采用BPSK调制方式编码，延迟模型包括信道竞争时延和接收响应时延，使用载波监听多路复用机制来避免多个邻节点同时发送信息而产生碰撞。充分利用V2X融合通信的优势，可为车联网移动通信模型的仿真验证提供借鉴和参考。
[0005]现有技术三：公开号为CN114095966A的一种车路协同仿真测试实现方案，包括一种“拉距式”的V2X端到端时延、丢包率测试实现方案、测试设备，基于注入录制数据实现场景回放功能的测试实现方案，移动端APP接入OBU实现可视化V2X场景测试实现方案以及前端可实时编辑V2X消息的JSON文件发送给OBU模拟触发不同V2I场景的测试实现方案四大模块，可分别进行 V2X端到端时延、丢包率测试，对录制的V2X数据实现场景回放，OBU消息可视化展示及通过发送基于JSON文件解析的V2X消息车辆V2I场景测试。
[0006]而对上述方案进行分析研究，还存在以下缺点：现有技术一：仿真过程中，车路协同数据通过计算机网络进行传输，受限于计算机
的网络通信能力，因此难以快速高效的进行大规模车辆车路协同仿真需求。
[0007]现有技术二：模型计算复杂，模型的计算量大，在大规模车路协同仿真的情况下无法摆脱仿真慢的缺陷。
[0008]现有技术三： 数据的发送端和接收端分别使用单线程处理数据，在大规模车路协同仿真中，可能数十万辆网联车辆和路侧设备参与，车辆和路侧设备既是发送端又是接收端，理论上计算机系统需要维持数十万甚至上百万个线程，因此技术实现难度和硬件成本都非常的大。
[0009]综上，目前提出的车路协同数据交互测试方法，主要应用于单车或者小规模车辆的车路协同通讯测试，大规模车路协同仿真时，由于需要同时对海量数据进行网络通信，存在仿真速度慢的缺陷，难以满足大规模交通仿真的速度要求。

技术实现思路

[0010]在下文中给出了关于本专利技术的简要概述，以便提供关于本专利技术的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本专利技术的穷举性概述。它并不是意图确定本专利技术的关键或重要部分，也不是意图限定本专利技术的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。
[0011]鉴于此，为解决现有技术中存在的仿真速度慢，难以满足大规模交通仿真速度要求的技术问题，本专利技术提供微观仿真车路协同数据交互系统。
[0012]方案一：微观仿真车路协同数据交互系统，包括构建RSU管理模块和OBU管理模块，所述RSU管理模块包括多个RSU模型，所述OBU管理模块包括多个OBU模型；所述OBU或RSU模型包括多个消息队列；所述RSU模型用于接收、存储和发布用户配置的消息队列发出的消息；所述OBU模型用于接收和存储来自RSU模型或其他OBU模型消息队列发出消息，还用于发布基于搭载车辆状态产生的自车BSM消息；所述消息队列包括RSI消息队列、RSM消息队列、SPAT 消息队列和MAP消息队列；其中RSU模型还包括BSM消息队列，OBU模型还包括自车BSM消息队列和它车BSM消息队列。
[0013]方案二：微观仿真车路协同数据交互方法，包括以下步骤：S1.微观仿真模块初始化；S2.RSU管理模块初始化；S3.OBU管理模块初始化；S4.RSU管理模块更新；S5.OBU管理模块更新；S6.微观仿真模块时步计算车辆运动，更新车辆位置和速度等状态；S7.判断是否仿真结束，若到达结束仿真的条件则结束仿真，否则进入下一时步，返回S4；优选的，所述仿真结束条件为达到用户设定的仿真时间或者用户下达停止仿真指令。
[0014]优选的，所述微观仿真模块初始化包括读取路网文件、信号文件和微观车辆路径文件加载至内存中，并根据道路行驶规则，计算车辆运动状态。
[0015]优选的，所述RSU管理模块初始化包括读取并解析RSU配置文件、初始化RSU模型实
例容器、生成RSU模型实例和解析RSU预设消息并插入对应的消息队列。
[0016]优选的，所述OBU管理模块初始化包括读取OBU配置文件并加载到内存中和初始化OBU模型实例容器。
[0017]优选的，所述RSU管理模块更新包括获取OBU管理模块中OBU模型容器中各OBU模型，计算OBU模型与RSU模型的欧式距离、依次获取RSU模型中各消息队列的消息，判断是否满足用户设定的时间段是否过时和是否满足消息的发送间隔和将OBU自车BSM消息队列的BSM消息，复制存储到RSU的BSM消息队列中。
[0018]优选的，所述OBU管理模块更新包括获取当前时步微观仿真模块的发出车辆和达到车辆ID、对于仍然在仿真世界中的OBU，通过搭载车辆ID从微观仿真模型中获取车辆位置并更新OBU模型坐标、获取OBU管理模块中OBU模型容器中各OBU模型，计算OBU模型与其他OBU模型的欧式距离、依次获取OBU模型中自车BSM消息队列的消息，判断是否满足用户设定的时间段是否过时和是否满足消息的发送间隔。
[0019]优选的，所述欧式距离的计算方法是，使用基于Rtree的空间搜索算法，对通信范围内的RSU或者OBU模型进行搜索，具体包括以下本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.微观仿真车路协同数据交互系统，其特征在于，包括构建RSU管理模块和OBU管理模块，所述RSU管理模块包括多个RSU模型，所述OBU管理模块包括多个OBU模型；所述OBU或RSU模型包括多个消息队列；所述RSU模型用于接收、存储和发布用户配置的消息队列发出的消息；所述OBU模型用于接收和存储来自RSU模型或其他OBU模型消息队列发出消息，还用于发布基于搭载车辆状态产生的自车BSM消息；所述消息队列包括RSI消息队列、RSM消息队列、SPAT 消息队列和MAP消息队列；其中RSU模型还包括BSM消息队列，OBU模型还包括自车BSM消息队列和它车BSM消息队列。2.微观仿真车路协同数据交互方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.微观仿真模块初始化；S2.RSU管理模块初始化；S3.OBU管理模块初始化；S4.RSU管理模块更新；S5.OBU管理模块更新；S6.微观仿真模块时步计算车辆运动，更新车辆位置和速度的状态；S7.判断是否仿真结束，若到达结束仿真的条件则结束仿真，否则进入下一时步，返回S4。3.根据权利要求2所述的微观仿真车路协同数据交互方法，其特征在于，所述微观仿真模块初始化包括读取路网文件、信号文件和微观车辆路径文件加载至内存中，并根据道路行驶规则，计算车辆运动状态。4.根据权利要求3所述的微观仿真车路协同数据交互方法，其特征在于，所述RSU管理模块初始化包括读取并解析RSU配置文件、初始化RSU模型实例容器、生成RSU模型实例和解析RSU预设消息并插入对应的消息队列。5.根据权利要求4所述的微观仿真车路协同数据交互方法，其特征在于，所述OBU管理模块初始化包括读取OBU配置文件并加载到内存中和初始化OBU模型实例容器。6.根据权利要求5所述的微观仿真车路协同数据交互方法，其特征在于，所述RSU管理模块更新包括获取O...

【专利技术属性】
技术研发人员：张晓春，张阳刚，陈振武，周勇，黄志军，刘星，
申请(专利权)人：深圳新视达视讯工程有限公司，
类型：发明
国别省市：